地理信息系統(tǒng)(GIS)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展展望

【摘要】地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是以計算機科學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)、地理學(xué)等多門學(xué)科為基礎(chǔ)的技術(shù)系統(tǒng)，可對空間數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、分析和表達，形成區(qū)域性、多維性和時序性的綜合信息。地理信息系統(tǒng)自上世紀60年代被提出以來取得了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，本文對地理信息系統(tǒng)(GIS)及其應(yīng)用做了基本介紹，并分析了地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng) 應(yīng)用現(xiàn)狀 發(fā)展展望

一、地理信息系統(tǒng)(GIS)概述

（一）地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷程

地理信息系統(tǒng)是于上個世紀60年代中期由加拿大人Roger.TomIinson提出的，并建立了第一個GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），GIS由此誕生。70年代，計算機技術(shù)快速發(fā)展，為GIS的推廣和應(yīng)用提供了基礎(chǔ)條件，美、英、德等國家開始研制實用型的GIS系統(tǒng)。80年代，GIS技術(shù)已逐漸成熟，應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大，開始在世界范圍內(nèi)推廣。90年代以來，各行各業(yè)都開始使用GIS技術(shù)，越來越多的GIS軟件被開發(fā)出來，到今天地理信息系統(tǒng)歷經(jīng)了五十年的發(fā)展歷程，在各國都取得了長足的發(fā)展，其服務(wù)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

（二）地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容

地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的獲取，數(shù)據(jù)的存儲與管理，數(shù)據(jù)的處理與分析，數(shù)據(jù)的顯示與輸出。

1.數(shù)據(jù)的獲取：數(shù)據(jù)獲取包括數(shù)據(jù)的采集與輸入，將外部原始數(shù)據(jù)通過加工轉(zhuǎn)換為計算機能夠識別的內(nèi)部數(shù)據(jù)，并存儲于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源包括地圖數(shù)據(jù)，遙感影像數(shù)據(jù)，地面測量數(shù)據(jù)，數(shù)字數(shù)據(jù)，文字報告等。其中以圖形方式存在的數(shù)據(jù)稱為空間數(shù)據(jù)，通過鍵盤、手扶跟蹤數(shù)字化儀、掃描儀等輸入；以對空間實體特征進行具體描述的數(shù)據(jù)稱為屬性數(shù)據(jù)，通過鍵盤輸入。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)相互聯(lián)合，數(shù)據(jù)獲取的方式更加先進、更加豐富。

2.數(shù)據(jù)的存儲與管理：地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是非常龐大的，正確建立記錄的邏輯順序關(guān)系到數(shù)據(jù)能否在最優(yōu)環(huán)境下訪問?，F(xiàn)在存儲方式是以光盤存儲為主，最常用的存儲技術(shù)是GIS分層技術(shù)，即根據(jù)地圖的某些特征分成若干層，然后把這些層疊加起來形成一個完整的地圖，用戶在使用時只需要涉及到其中的某一個層面，系統(tǒng)就能夠?qū)τ脩舻囊笞龀鲅杆僬_的反應(yīng)；數(shù)據(jù)管理包括圖形庫管理和屬性庫管理，圖形數(shù)據(jù)可分為點數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)、面數(shù)據(jù)和混合性數(shù)據(jù)四種類型，地圖數(shù)據(jù)之間含有拓撲關(guān)系，這種關(guān)系是地理實體之間關(guān)系的反映。

3.數(shù)據(jù)的處理與分析：數(shù)據(jù)處理主要是對輸入數(shù)據(jù)的檢查與錯誤糾正，對數(shù)據(jù)進行整飾處理，使其滿足地理信息系統(tǒng)的各種應(yīng)用要求，如對矢量數(shù)據(jù)的壓縮與光滑處理、拓撲關(guān)系的建立、矢量柵量數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)化等。數(shù)據(jù)分析主要包括拓撲分析、屬性分析、拓撲與屬性的聯(lián)合分析三個方面，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)檢索及表格分析、迭加分析、緩沖分析及網(wǎng)絡(luò)分析上。

4.數(shù)據(jù)的顯示與輸出：經(jīng)過GIS 處理分析的信息以用戶能夠識別的形式靈活地顯示出來?？梢圆捎玫妮敵鲈O(shè)備有計算機顯示器、打印機、繪圖儀、照排機等。

二、地理信息系統(tǒng)(GIS)的應(yīng)用現(xiàn)狀

地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用可歸納為兩個方面：一是利用系統(tǒng)來處理用戶的數(shù)據(jù)，二是在GIS的基礎(chǔ)上，利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)出用戶的專用地理信息系統(tǒng)軟件。目前地理信息系統(tǒng)已應(yīng)用于資源管理、國民經(jīng)濟、工商和個人位置服務(wù)等領(lǐng)域，涉及到測繪、國土、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦產(chǎn)、公安、交通、旅游、軍事、制造業(yè)、零售企業(yè)等各個行業(yè)。下面簡單介紹地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)和軍事方面的應(yīng)用：

農(nóng)業(yè)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)能夠為農(nóng)業(yè)的布局、生產(chǎn)、收獲、管理等提供服務(wù)，為“三農(nóng)”事業(yè)的發(fā)展保駕護航。GIS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)資源自動化管理，使農(nóng)業(yè)資源的管理更加科學(xué)、查詢更加方便；與遙感系統(tǒng)結(jié)合制定農(nóng)業(yè)區(qū)劃和綜合評價圖；開展農(nóng)業(yè)土地適宜性評價和生態(tài)環(huán)境研究；進行農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)測與控制；進行農(nóng)作物估產(chǎn)與監(jiān)測。農(nóng)業(yè)與自然環(huán)境關(guān)系密切，GIS系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用可促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。

軍事應(yīng)用 地理信息系統(tǒng)能夠建立實時的、動態(tài)的地形地貌，GIS系統(tǒng)應(yīng)用能在一定程度上反映該國家軍事實力水平。GIS系統(tǒng)在軍事上的利用反映在以下幾個方面：地形圖、DEM、DTM的建立，航海、航空管理，地形分析，任務(wù)規(guī)劃(戰(zhàn)略層次)，戰(zhàn)爭管理(戰(zhàn)術(shù)層次)，邊界控制，情報探析等。GIS系統(tǒng)為作戰(zhàn)部隊和各種武器裝備的數(shù)字化提供必需的戰(zhàn)場作戰(zhàn)背景環(huán)境和空間定位基礎(chǔ)，是軍事戰(zhàn)略必不可少的技術(shù)支持。

三、地理信息系統(tǒng)(GIS)的發(fā)展展望

地理信息系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴展也為其提出了更高的要求，首先地理信息系統(tǒng)需要由二維或三維處理向多維處理轉(zhuǎn)變。四維GIS是在原有的空間三維的基礎(chǔ)上加入時間變量而構(gòu)成的GIS。礦山、地質(zhì)以及氣象、環(huán)境、地球物理、水文等眾多的應(yīng)用領(lǐng)域的特征會隨著時間的變化而變化，一般情況下這種變化會非常微小，但是在特定情況下，例如地震、水災(zāi)等，則會發(fā)生巨大的變化。時間維度的增加可通過計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及相關(guān)電子技術(shù)的發(fā)展而得到解決。其次是地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化與智能化發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡(luò)已成為人們生活、工作、學(xué)習等的主要途徑，實現(xiàn)GIS在WEB上的使用是必然趨勢。目前GIS的應(yīng)用主要是在空間的疊加分析以及數(shù)據(jù)庫方面，但缺乏知識處理和推理，創(chuàng)設(shè)智能GIS是必然發(fā)展趨勢。智能GIS系統(tǒng)是通過與專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等相結(jié)合而實現(xiàn)的，智能化發(fā)展將更好的服務(wù)于社會和人類。集成化也是地理信息系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)有效的地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)的集成；實現(xiàn)應(yīng)用模型的支持能力；實現(xiàn)GIS與OA的有機集成；實現(xiàn)GIS與MIS、特別是ERP的有機集成；實現(xiàn)GIS與DCS的有機集成；實現(xiàn)有實時能力的嵌入式GIS與各類設(shè)備的集成。

地理信息系統(tǒng)是一門綜合性很強的學(xué)科，越來越廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)，發(fā)揮著越來越重要的作用，促進了社會的進步和發(fā)展，在未來的發(fā)展進程當中，地理信息系統(tǒng)將會對國民經(jīng)濟的發(fā)展起到極其重要的作用。